Componente si echipamente de retea

Sistemul de cabluri

Standardul IEEE 802.4. defineste douǎ tipuri de sisteme pentru comunicatia de date:

Comunicatia in "Bandǎ largǎ" (Broadband)

Comunicatia in "Bandǎ ingustǎ si purtǎtoare" (Baseband sau Carrier-band).

Termenul 'broadband' se refer la orice tehnic de transmisie care presupune mai multe canale de date pe un acelasi cablu; de exemplu serviciile DSL (Digital Subscriber Line) combin canalele vocale cu canale de date pe o singur linie telefonic (canalul vocal ocup zona de frecvente joase a spectrului in timp ce de canalele de date ocup zona superioar de frecvente din spectru).

Retelele locale Broadband utilizeazǎ cabluri tip TV care contin la un moment dat mai multe feluri de semnale, asa cum cablul TV gǎzduieste simultan mai multe canale de transmisie.

O retea localǎ (LAN) Broadband poate utiliza o parte din canale pentru comunicatia specificǎ intre calculatoare, in timp ce alt grup de canale este folosit pentru transmisia de date, imagini video sau chiar voce prin modemuri legate cap-la-cap.

Retelele locale Baseband sunt mai simple decat retelele Broadband si sunt recomandate pentru un trafic mai redus de date; cablul transporta un singur semnal la un moment dat si de aceea transmisia se numeste "in banda de bazǎ"; un exemplu de retea Baseband este reteaua Ethernet.

Retelele locale Basebandpot functiona atat independent cat si interconectate cu cele Broadband prin echipamentele de retea numite bridge-uri si rutere.

Sistemul de cabluri din reteaua localǎ Baseband

Sistemul de cabluri din reteaua localǎ este partea din echipamentul de retea prin care se interconecteazǎ statiile intre ele si prin care se transmit semnalele (figura 3.1). Cablul principal care poartǎ semnalele se numeste "trunchi" (trunk).

Retelele Baseband folosesc cablu coaxial TV (CATV) cu impedanta caracteristicǎ (raportul intre tensiunea semnalului si intensitatea curentului care trece prin cablu) de 75 ohm.

Cablul trunchi se termina la fiecare capat cu o rezistentǎ de 75 ohm (Terminator) care absoarbe semnalele si impiedicǎ astfel reflexia semnalului la capǎtul trunchiului.

Mufa (Tap) este o componenǎ pasivǎ de legǎturǎ intre statie si cablul trunchi si nu directioneazǎ semnalele (figura 3.1); cablul care conecteazǎ mufa cu statia se numeste "cablu de legǎturǎ" sau "drop cable" si se leagǎ la statie prin conectori tip F (utilizati in conectarea antenelor la TV) sau prin alte tipuri de conectori.

Intarzieri in propagarea semnalelor

O caracteristicǎ a tuturor cablurilor purtǎtoare de semnale electrice este faptul cǎ semnalele de frecventǎ mai mare se propag mai repede decat semnalele de frecventǎ mai mic ; acest fapt inseamn c -urii si -urile reprezentati prin semnale diferite ca frecventǎ ajung la receptie cu suprapuneri partiale (figura 3.2).

La transmitǎtor, toate semnalele sunt in celula de timp-bit proprie (figura 3.2.a); dacǎ semnalele in fiecare timp-bit ar circula independent, ar ajunge la celalalt capat al cablului in momente diferite (figura 3.2.b); de notat ca t₂ este mai mare decat t₁; punctele in care semnalele traverseazǎ nivelul de tensiune zero este putin deplasat fatǎ de punctul unde ar trebui sǎ fie traversarea (figura 3.2.c); aceastǎ deplasare se numeste "fluctuatie" (Jitter) si are efect negativ asupra receptiei (apar erori).

Cel mai folosit tip de cablu pentru trunchi este "RG-11" si poate fi ecranat cu armǎturǎ sau ecranat si fǎrǎ armaturǎ (figura 3.3); RG-11 este destul de flexibil si are aproximativ 0,4 inch in diametru.

Cel mai folosit "Cablu Drop" este RG-6 cu 0,3 inch in diametru si foarte flexibil; Cablurile Drop sunt in general scurte si prezintǎ deformǎri neglijabile ale semnalului (atenuǎri si zgomote); desi nu necesitǎ in mod normal armaturǎ, dacǎ se instaleazǎ cu armǎturǎ este cu atit mai bine.

Toate cablurile, mufele si terminatorii folositi in sistemul de cabluri pentru a interconecta echipamentele intr-o retea localǎ formeazǎ "mediul" de comunicatie.

Reteaua Ethernet original functiona cu cabluri coaxiale speciale ca cele din figura 3.3. in prezent cablul respectiv se numeste 'thicknet' (cablu Ethernet gros) si se intilneste in special in pozitia de cablu de leg tur pentru interconectarea retelelor locale -scheletul retelei (backbone);  inc se mai

intalneste un cablu coaxial ieftin numit 'thinnet' (cablu Ethernet subtire) sau '10base2' folosit in reteaua Cheapernet (rata de transfer 10 Mbps, banda de baz , 200 metri distanta maxim a cablului trunchi).

In prezent, reteaua Ethernet foloseste cabluri cu perechi de fire r sucite (twisted pair cables) ca in sistemul telefonic numite '10baseT' pentru rata de 10 Mbps sau "100baseT" pentru 100 MHz.

Placa de Retea

Placa adaptoare de retea (network adapter) sau mai scurt "Placa de retea", realizeaz interfata fizic dintre calculator si retea; acest modul se introduce intr-un slot de expansiune al pl cii de baz (mother board) din calculatorul care urmeaz a fi conectat la retea si are acces direct la magistrala sistemului. Ca elemente definitorii se mentioneaz rata de transfer pe care o asigur (de obicei 10 Mbps, 100 Mbps, sau ambele) si prezenta unui modem integrat pe plac

Rolul plǎcii de retea:

Ø      Transformǎ in format serie datele venite paralel pe magistrala calculatorului pentru a fi transmise pe cablu in retea ;

Ø      Transmite datele in format serie pe cablu cǎtre alt calculator din retea si receptioneazǎ datele sosite pe cablu de la alt calculator ;

Ø      Controleazǎ fluxul de date si identificǎ erorile de comunicatie ;

Ø      Transformǎ in format paralel (octeti), datele venite serial pe cablu; unitatea centrala a calculatorului primeste octetii prin magistrala de date (8 biti, 16 biti si in prezent 32 biti) ;

Ø      Genereazǎ intreruperi cǎtre microprocesorul gazdǎ pentru tratarea de cǎtre acesta a evenimentelor legate de transferul datelor ;

Actiunile de mai sus sunt indeplinite  de circuitele hardware si programele firmware (rutine software pastrate in memorii ROM ), care implementeazǎ functiile nivelului

Legǎtura de date (DLL-Data Link Layer) al modelului OSI si anume:

Controlul Logic al legǎturii (LLC - Logic Link Control)

Controlul accesului la mediu (MAC - Media Access Control).

Indiferent de protocoalele aflate deasupra nivelului LLC, prin Adresa de retea inscrisǎ la nivel firmware in placa de retea calculatorul este individualizat in mod unic in retea.

Placǎ de Retea cu Controler LAN Am 79C90

Elementele esentiale ale unei plǎci de retea cu controller LAN Am 79C90 pentru integrarea calculatorului intr-o retea Ethernet sunt aratate in figurile 3.4. (a, b, c si d ); in figuri, prescurtǎrile AUI, DTE si MAU provin de la:

AUI-Attachment Unit Interface ;

DTE-Data Terminal Equipment ;

MAU-Medium Attachment Unit.

Am 79C90 este un circuit VLSI (Very Large Scale Integration) care a fost proiectat pentru a simplifica interfatarea unui micro sau minicalculator cu o retea locala IEEE 802.3/Ethernet; acest circuit este realizat in tehnologia CMOS si este intalnit sub denumirea de "C-LANCE" (CMOS Local Area Network Controler for Ethernet).

C-LANCE impreuna cu SIA (Serial Interface Adapter -Adaptor pentru interfata seriala) si cu un Transceiver formeaza modulul de interfatare cu reteaua locala.

Cateva caracteristici ale circuitului C-LANCE:

Compatibilitatea cu Ethernet si IEEE 802.3 10BASE-5 tip A, 10BASE-2 tip B "Cheapernet", 10BASE-T;

DMA incorporat si management al traficului, memorii FIFO de 64 de octeti la receptie, respectiv 48 la transmisie;

Raportarea erorilor de retea si de pachet;

Rutine de diagnoz

Consum de putere redus.

C-LANCE se foloseste impreunǎ cu adaptorul de interfatǎ serialǎ AM7992B si cu un transceiver AM7996, Am79C98 sau Am79C100.

C-LANCE are patru registre de control si stare (CSR0, 1,2,3), fiecare din ele fiind utilizate in faze diferite si pentru functii diverse.

Procesorul gazda comunica cu C-LANCE de-a lungul fazei de initializare pentru fixarea parametrilor de transmisiei si periodic pentru citirea fanioanelor de intrerupere; toate celelalte transferuri catre si din memorie sunt automat preluate de catre DMA.

Intreruperile catre microprocesor sunt generate de urmatoarele evenimente:

terminarea rutinei de initializare;

receptionarea unui pachet;

transmiterea unui pachet;

o eroare de depasire a timpului de transmisie;

un pachet corupt;

o eroare de memorie.

Cauza generarii intreruperii poate fi determinata prin citirea registrului CSR0 ; tot prin intermediul acestui registru pot fi activate / dezactivate intreruperile catre microprocesor ; in sistemele in care se utilizeaza polling-ul in locul intreruperilor, bitul 7 al lui CSR0 (INTR) indica o conditie de intrerupere.

Operatiile de baza ale controller-ului Am79C90 constau in doua moduri de lucru distincte: transmisie si receptie.

In modul transmisie, C-LANCE acceseaza direct memoria unde se afla datele (buffer-ul de transmisie); controller-ul prefateaza datele cu un preambul si cu un delimitator de inceput de frame SFD (Start Frame Delimiter), si calculeaza un CRC de 32 de biti dup care primul octet de date se incarca in coada de 48 de octeti; in acest moment C-LANCE incepe transmiterea preambulului simultan cu incarcarea in memoria FIFO a restului din pachet pentru transmisie.

In modul receptie pachetele sosesc la C-LANCE prin adaptorul Am7992B SIA; pachetele sunt incarcate in coada

de receptie de 64 de octeti in vederea descarcarii automate in buffer-ul de memorie; este calculat un CRC si comparat cu CRC-ul citit din pachetul de date; in cazul in care cele doua CRC-uri nu coincid este setat un bit de eroare.

Detectia coliziunilor: cu ajutorul controller-ului C-LANCE sunt implementati complet algoritmii de acces in retelele Ethernet; pe langa detectarea si rezolvarea coliziunilor, C-LANCE ofera un mecanism MBA (Modified Backoff Algorithm) selectabil pentru cresterea performantelor retelei.

Raportarea erorilor: erorile de retea sunt raportate prin fanioane in registrele CSR si genereaza intreruperi care urmeaza a fi tratate de CPU; erorile sistem includ:

emisie insuficienta - emitatorul astepta sa trimita mai mult de 1518 octeti in afarǎ de preambulul si delimitatorul de start al cadrului;

coliziune;

pachet corupt;

memoria nu raspunde;

CRC - date invalide;

Erori de buffer - spatiu de memorie disponibil pentru buffer insuficient.

C-LANCE poate executa un set de rutine de diagnoza pentru verificarea integritatii sistemului.

Transmiterea si controlul datelor

Inainte ca placa de retea emitǎtoare sǎ transmitǎ datele in retea, se initiazǎ cu placa de retea receptoare un proces de negociere asupra urmǎtorilor parametrii de comunicatie:

Viteza de transmisiei ;

Dimensiunea maxima a blocurilor de date ce vor fi transmise/receptionate;

Intervalul de timp dintre blocurile de date ;

Volumul de date transmise fǎrǎ a verifica confirmarea primirii lor de cǎtre receptor ;

Intervalul de timp panǎ la transmiterea confirmǎrii ;

Capacitatea memoriei tampon pentru a se evita depǎsirea ei ;

Fiecare placǎ semnaleazǎ parametrii proprii precum si acceptarea sau adaptarea la parametrii plǎcii partenere.

Placa de retea: Optiuni si parametrii de configurare

Pentru plǎcile de retea vechi, specificarea unor parametrii de configurare se face manual prin pozitionarea unor jumper-e (cǎlǎreti) ; jumper-ele sunt mici conectori care fac legǎtura intre doi pini pentru activarea circuitelor (de exemplu activarea comunicatiei prin transceiverul intern sau prin cel extern).

In prezent, majoritatea plǎcilor de retea folosesc tehnologia Plug-and-Play; Plug-and-Play este atat o tehnologie de conectare cat si o filozofie de proiectare in scopul usurǎrii si simplificǎrii procedurilor de instalare.

Calculatorul gazdǎ considerǎ placa de retea un echipament I/O si foloseste pentru comunicatie mecanismele specifice lucrului cu dispozitivele periferice: intreruperi, adresa portului I/O la care este vazutǎ placa, adresa din memoria RAM a calculatorului unde incepe zona alocatǎ informatiei care pleacǎ cǎtre placǎ sau vine de la placa de retea.

Linia de cerere de intreruperi (IRQ - Interrupt ReQuest): fiecare dispozitiv I/O cu care lucreazǎ calculatorul are alocatǎ o linie IRQ separatǎ; pentru placa de retea se alocǎ de obicei IRQ3 sau IRQ5, dar dacǎ acestea sunt ocupate, se alocǎ altǎ linie IRQ disponibilǎ.

Pentru a gestiona solicitǎrile multiple pentru o resursǎ unicǎ (microprocesorul) existǎ un sistem hardware - software bazat pe prioritǎti si controlat prin program de acceptare si tratare a intreruperilor

Portul I/O de bazǎ: reprezintǎ un canal prin care informatia circulǎ intre placa de retea si unitatea centralǎ a calculatorului gazdǎ; fiecare echipament I/O, inclusiv placa de retea, are o adresǎ in spatiul de adrese I/O, dar poate fi si in spatiul general de adrese a microprocesorului ; pentru placa de retea se recomandǎ adresele de port in hexa intre 300-30F si 310-31F.

Adresa de memorie de bazǎ: precizeazǎ o locatie in memoria RAM a calculatorului gazdǎ unde incepe o zonǎ tampon pentru stocarea temporalǎ a cadrelor transmise sau receptionate; dimensiunea buffer-ului se poate preciza prin program (de exemplu 32k sau 64k).

Tipuri de plǎci de retea

Timpul si-a spus cuvantul nu numai asupra arhitecturii si performantelor calculatoarelor personale (PC) dar si asupra plǎcilor de retea cu care acestea se leagǎ la mediul de retea; in ordinea aparitiei si performantelor, plǎcile de retea sunt:

ISA (Industry Standard Arhitecture) folositǎ de calculatoarele IBM PC; XT si AT pe magistrale de 8 si 16 biti;

EISA (Extended Industry Standard Architecture) impusǎ in anul 1988 de Compaq si alte 8 firme pentru magistrala de date de 32 de biti;

Micro Channel Arhitecture - introdusǎ de IBM in anul1988 odatǎ cu modelul PS/2; este compatibilǎ fizic si electric cu magistrala ISA, dar poate fi controlatǎ independent de mai multe procesoare de magistralǎ;

PCI (Peripheral Component Interconnect) este foarte intalnitǎ in present; are magistrala pe 32 de biti si oferǎ modul de lucru Plug-and-Play .

PCMCIA ; numele provine de la Personal Computer Memory Card International Association - o organizatie format din 500 de companii care a dezvoltat un standard pentru pl ci de retea mici ca dimensiune (85.6 milimetri X 54 milimetri), numite PC Cards.

Categorii speciale de plǎci

Plǎci de retea destinate retelelor fǎrǎ fir (wireless); de obicei aceste plǎci sunt insotite de o antenǎ de interior, cablu de antenǎ si o componentǎ fǎrǎ fir cu rol de transceiver numitǎ " concentrator " ;

Plǎci pentru retele cu fibrǎ opticǎ; sunt folosite in special in retelele intranet in care se solicitǎ o mare lǎtime

de bandǎ (de exemplu pentru aplicatiile multimedia); aceste plǎci permit conexiuni directe la retele de cabluri cu fibrǎ opticǎ ;

Plǎci de retea pentru statii de lucru fǎrǎ unitǎti de disc; placa de retea este echipatǎ cu un chip special PROM in care este inscris un cod si procedura de initializare de la distantǎ; aceste plǎci sunt intalnite in medii cu securitate sporitǎ in care utilizatorul se conecteazǎ la retea in momentul pornirii calculatorului;

Transceiver

Transceiver-ul (TRANSmitter/ reCEIVER) este o componentǎ hardware din nod (statie) care transmite si receptioneazǎ fluxul de semnale analogice sau digitale.

Transceiverul se aflǎ in cadrul Nivelului Fizic din modelul OSI si transformǎ (in directia emisiei) fluxul serial de date digitale in semnale electrice sau optice care se propagǎ in mediul fizic si transformǎ in directia inversǎ semnalele electrice sau optice in flux serial de date digitale.

Pentru multe retele (figura 3.4 de exemplu 10BASE-T sau 10BASE2 - transceiver-ul este amplasat pe placa de retea, dar poate exista si ca modul extern; in retelele Ethernet se mai numeste si MAU (Medium Access Unit - unitate de acces la mediu).

Multe dispozitive Ethernet sunt prevazute cu un conector AUI (Attachment Unit Interface) care le permite conectarea la orice tip de mediu printr-un transceiver extern; pentru retelele Fast Ethernet, s-a dezvoltat o nouǎ interfata numita MII (Media Independent Interface) pentru conexiuni de 100 Mbps.

Componente in tehnica segmentǎrii retelelor

Ethetnet-ul ofera un mediu comun de comunicatie pentru nodurile retelei; cand douǎ sau mai multe PC-uri transmit in acelasi timp in retea, rezulta o coliziune; cresterea coliziunilor este rezultatul unui num r prea mare de solicit ri simultane de transmisie pe mediul comun de comunicatie ceea ce conduce la degradarea performantelor retelei;

minimizarea coliziunilor este un element primordial in proiectarea si operarea eficientǎ a retelelor Ethernet.

O solutie pentru functionarea retelei Ethernet in conditii acceptabile o constitue segmentarea retelei; segmentarea retelei este operatia prin care reteaua este impartita in mai multe subretele conectate prin echipamente speciale (bridge-uri, switch-uri sau rutere -figurile 3.6 , 3.7.).

Fiecare dintre segmentele atasate la un switch Ethernet are la dispozitie 10 Mbps; spre deosebire de switch-uri, hub-urile permit doar folosirea in comun a benzi din intreg mediul Ethernet.

Segmentarea retelei prin echipamente mai sofisticate decat hub-urile oferǎ printre multe alte avantaje, o reducere a numǎrului de coliziuni si a incarcǎrii retelei pe ansamblu.

Cand se proiecteazǎ o retea Ethernet /10 Mbps care va cuprinde segmente legate prin echipamentele de interconectare amintite, se recomandǎ respectarea limitǎrilor prezentate in figura 3.5.

In drumul lor de la sursǎ cǎtre destinatie, unitǎtile de informatie (generic numite pachete) trec prin diferite echipamente de retea, amplasate in cadrul modelului ISO-OSI pe diferite nivele (figura 3.6).

Fiecare pachet sosit intr-un element de comutatie este procesat individual si rolul unui astfel de echipament este sǎ extragǎ adresa destinatie si alte informatii de control, sǎ compare adresa cu continutul tabelei de rutare, sǎ rescrie informatia de control in pachet si apoi sǎ dirijeze pachetul cǎtre cea mai convenabilǎ interfatǎ de iesire pentru transmisie.

In ceea ce priveste terminologia folosit in clasificarea echipamentelor de interconectare si comutatie (repetoare, hub-uri, bridge-uri, switch-uri, rutere sau gateway -uri), notiunile devin din ce in ce mai neclare; datorit progresului din domeniul software-ului specific si al echipamentului propriu-zis, a pretului in continu sc dere si pretentiilor subiective sau obiective ale utilizatorilor asupra performantelor si calitǎtii serviciilor de retea, se observ o unificare a tuturor actiunilor intr-un singur echipament de comutatie cu numele generic de "switch".

Functia unui switch poate fi definit ca procesul dirij rii unitǎtilor de date (celule, cadre sau pachete) c tre destinatie; cerinta minimal impus unui switch este s ia decizii de dirijare care s asigure cel putin o cale c tre destinatie prin retea.

Repetor; Hub

Repetorul este un echipament plasat in nivelul fizic cu rol de a primi semnalele purtǎtoare de biti care sosesc pe o interfatǎ de intrare si a le copia in toate interfetele de iesire disponibile. Repetorul regenereazǎ caracteristicile electrice si de timing ale semnalelor si in plus poate realiza adaptarea intre medii diferite de comunicatie, de exemplu de la fire de cupru la fibra opticǎ (figura 3.7).

Hub-urile sunt Repetoare multi-port care pot functiona ca o multime de repetoare bi-port separate sau pot functiona ca elemente de legǎturǎ intre segmente (sectiuni de retea marginite de bridge-uri, rutere sau switch-uri); in aceastǎ ultimǎ ipostazǎ, hub-ul contine porturi multiple prin care sosesc sau pleacǎ pachetele de la/cǎtre segmente.

Cand soseste un pachet la un port al hub-ului, este copiat in toate celelalte porturi ale hub-ului astfel cǎ toate segmentele LAN-ului "vad" pachetul.

Un hub pasiv realizeazǎ aceeasi functie cu a unui repetor, adicǎ asigurǎ doar circulatia pachetului de la un echipament la altul sau de la un segment la altul.

Un hub inteligent are incorporat software pentru configurarea fiec rui port din hub si pentru monitorizarea traficului care trece prin hub.

Un al treilea tip de hub, numit switching hub citeste adresa destinatie a pachetului si-l dirijeaz numai c tre portul indicat de adres

Utilizatorii conectati la un hub formeaz un grup in cadrul aceluiasi LAN si in consecintǎ hub-ul nu blocheaz sau cum se spune nu "filtreaz traficul de difuzare (broadcast) care trece prin el; intr rile si iesirile hub-ului pot fi conectate fizic si permanent sau pot fi configurate prin asignarea software a porturilor.

Puntea (Bridge)

Functia principalǎ a unui bridge este de a conecta intre ele segmente din retele de acelasi tip sau segmente din retele diferite ca tip (de exemplu Ethernet si Fast Ethernet); in plus, bridge-ul regenereazǎ semnalul intocmai ca un repetor.

Bridge-ul functioneazǎ la subnivelul MAC (Media Access Control) din modelul de referintǎ ISO (figura 3.8) si cunoaste adresele nodurile din fiecare segment; bridge-ul permite traficul prin el numai pentru comunicatia intre statii din segmente diferite. Spre deosebire de Repetoare si Hub-uri, bridge-ul "filtreaz traficul de difuzare (broadcast) care trece prin el.

Existǎ douǎ tipuri de bridge-uri in functie de locul unde se iau deciziile de rutare:

bridge-uri transparente (transparent bridges, cunoscute si sub numele spanning-tree bridges); deciziile de rutare sunt luate la nivelul bridge-ului si prezenta lui in traseul pachetelor de la o statie la alta este "transparentǎ" pentru utilizatori (nu au cunostiintǎ de existenta bridge-urilor);

bridge-uri cu rutare la sursǎ (source routing bridges); majoritatea deciziilor de rutare sunt luate de cǎtre statiile terminale aflate in comunicatie.

Bridge-urile transparente sunt descrise in Standardul IEEE 802.1 (D) iar tehnica "rutǎrii de cǎtre sursǎ" este parte componenta a Standardului IEEE 802.5 Token Ring.

In faza de "invǎtare" se desfǎsoarǎ un proces prin care bridge-urile isi construiesc rapid o bazǎ de date (forwarding database) consistentǎ in felul urmǎtor:

cand un bridge este introdus pentru prima datǎ in retea, baza lui de date are continut nul;

cand bridge-ul primeste un cadru, ii citeste adresa sursǎ si numǎrul portului pe care a sosit; aceste elemente le introduce in baza de date;

deoarece portul de iesire (forwarding port) nu este cunoscut in acel moment, se trimite o copie a cadrului cǎtre toate celelalte porturi ale bridge-ului;

pe masura ce pachetele trec prin retea, bridge-urile isi completeazǎ automat baza de cunostinte (tabele cu adresele Ethernet ale utilizatorilor din acelasi segment).

Cand bridge-ul primeste un cadru la un port al sǎu, stabileste segmentul sursǎ si destinatie pe baza adreselor continute in cadru;

daca adresele sursǎ si destinatie din cadru corespund aceluiasi segment (acelasi port pe care a sosit) cadrul este eliminat ("filtrat");

daca cele douǎ adrese indicǎ segmente diferite (adicǎ porturi diferite), atunci cadrele sunt trimise mai departe, (dacǎ portul cǎtre segmentul destinatie figureazǎ in baza de date).

Bridge-ul este numit dispozitiv "memoreazǎ-si-transmite" (store-and-forward) pentru ca el analizeazǎ intregul pachet Ethernet inainte de a lua decizia de "filtrare" sau de transmitere mai departe.

Prin "filtrare" sau "transmite mai departe", bridge-ul transparent separǎ reteaua Ethernet in domenii izolate de coliziune concomitent cu blocarea pachetelor "gresite".

Adresa MAC este fixatǎ si " inscrisǎ " in placa de retea in momentul fabricǎrii plǎcii; dacǎ statia isi schimbǎ locul fizic in retea, trebuie modificat continutul bazei de date din fiecare bridge; pentru actualizarea continutului bazei de date din bridge, se "porneste" un ceas care mǎsoarǎ timpul de inactivitate a fiecǎrui port de intrare memorat in baza de date; dacǎ perioada de inactivitate depǎseste   o anumita valoare, intrarea respectivǎ este eliminatǎ.

Prezenta statiei in alt loc in retea va fi sesizatǎ de bridge cand statia va emite primul cadru; prin procedura de "invǎtare" descrisǎ anterior, bridge-ul isi modificǎ corespunzǎtor baza de date.

Intr-o retea cu multe bridge-uri, procesul de auto-invatare favorizeazǎ constructia unor bucle interne in care pachetele circulǎ continuu; intr-o astfel de bucla existǎ informatii pentru optiuni multiple in localizarea unei adrese (statii) pe un anume segment ceea ce determinǎ bridge-ul sa transmita tot traficul mai departe.

Eliminarea buclelor interne din retea se realizeazǎ prin algoritmul standardizat -The Spanning Tree Algorithm- descris

in specificatia IEEE 802.1D si implementat in software-ul echipamentelor de retea (bridge-uri si switch-uri).

Switch

Switch-urile impreunǎ cu bridge-urile (portile) fac parte din aceeasi categorie de echipamente de retea, adicǎ dirijeazǎ sau blocheazǎ cadrele in functie de adresa destinatie prezentǎ in cadru; anumite switch-uri sunt de fapt bridge-uri de mare vitezǎ in care deciziile de comutare nu sunt luate software ci in circuite integrate speciale ASIC (Application Specific Integrated Circuit De exemplu un switch cu opt porturi conecteazǎ intre ele opt retele Ethernet care functioneazǎ fiecare la capacitatea nominala de 10 Mbit/s.

Switch-urile Ethernet examineazǎ fiecare pachet, stabilesc destinatia pachetului si-l indreaptǎ numai spre porturile la care pachetul trebuie sa meargǎ; ca si bridge-urile, switch-urile Ethernet identificǎ pachetele defecte si le eliminǎ, izoland astfel eroarea in cadrul unui singur segment.

Switch-urile se intalnesc in doua arhitecturi de baza:

transparente (cut-through) si

"memoreazǎ-si-transmite" (store-and-forward)

Switch-urile "transparente'" examineazǎ doar adresa destinatie a pachetului pentru a lua decizia de a-l trimite mai departe catre destinatie sau pentru a-l bloca; panǎ nu demult erau preferate deoarece erau mai rapide.

Un switch store-and-forward primeste si analizeaza intregul pachet inainte a decide dacǎ il trimitere mai departe sau dacǎ il rejecteazǎ; timpul folosit pentru examinarea intregului pachet este intr-adevǎr mai mare, dar switch-ul poate sa identifice anumite erori si sa impiedice pachetele corupte sa se propage in retea ; de mentionat cǎ progresul tehnologic a apropiat viteza de procesare a pachetelor in cele doua tipuri de switch-uri. In momentul de fatǎ exista un mare numar de switch-uri hibride care combina avantajos cele doua tipuri dearhitecturi,iar utilizarea lor judicioasǎ permite extinderea retelelor locale in mod semnificativ.

Retelele Ethernet moderne (Switched Ethernet) au in configuratie hub-uri care integreazǎ functii de comutatie la nivel MAC pentru a oferi rate de transfer de 10 sau 100 Mbps pentru fiecare port ; cu aceste hub-uri cu facilitǎti de comutatie se realizeazǎ filtrarea traficului pe baza adresei MAC destinatie in transmisii simultane separate pe fiecare port.

Posibilitatea de a lucra full-duplex, dubleazǎ practic banda pe o "Legǎturǎ de date" de la 10 Mbps la 20 Mbps pentru Ethernet-ul clasic si de la 100 Mbps la 200 Mbps in cazul retelei Fast Ethernet. Pentru a folosi comunicatia full-duplex, serverele si statiile cu trafic mare au instalate in ele plǎci de retea speciale iar switch-urile sunt programate sǎ suporte regimul full-duplex.

Echipamentele cu trafic mare pot fi conectate intre ele si/sau cu switch-urile corespunzatoare prin tehnologia Fast Ethernet incat utilizatorul sǎ profite la nivelul calculatorului sǎu de viteza de 100 Mbps; pentru aceasta este nevoie de instalarea in calculatoare a plǎcilor de retea care suportǎ tehnologia Fast Ethernet.

Tehnologia Switched FDDI interconecteazǎ transparent retele FDDI separate la viteza nominalǎ de 100 Mbps.

Cele mai moderne switch-uri permit legaturi de mare viteza, fie FDDI, Fast Ethernet sau ATM; aceste switch-uri sunt folosite pentru a interconecta alte switch-uri intre ele sau pentru a oferi banda suplimentarǎ serverelor cu trafic greu.

Ruter (Router)

In afara functiilor specifice repetoarelor si bridge-urilor, (pe care oricum le indeplinesc), ruterele:

realizeazǎ o separare logicǎ a retelelor si nu una fizicǎ;

iau decizii inteligente de orientare a traficului sau de blocare a celui de difuzare (broadcast si multicast) pe baza unei informatii mai bogate decat cea oferitǎ de adresa din pachet, informatie continutǎ in header-ul din Nivelul 3 (Retea).

coopereazǎ intre ele prin protocoale de rutare standardizate (oblgatoriu RIP sau RIP II, OSPF, IGRP, si

EIGRP, toate apte de a functiona intr-o retea bazatǎ pe IP

- Internet Protocol) in vederea identificǎrii tuturor cǎilor posibile intre sursǎ si destinatie; aceste informatii sunt memorate in tabelele de corespondentǎ intre adrese si porturi.

asigurǎ mai multe trasee active intre entitǎtile aflate in comunicatie si realizeazǎ dacǎ este necesar adaptarea intre diferite tipuri de legǎturi si viteze de comunicatie (de exemplu asigurǎ interfata LAN-WAN).

oferǎ tehnici elaborate de filtrare a pachetelor si functii de control al traficului pe baza protocolului folosit de aplicatia care genereazǎ comunicatia.

pot imparti o retea in subretele distincte, astfel incat numai traficul destinat unor anumite adrese IP sa poata trece dintr-un segment in altul.

realizeazǎ distributia echilibratǎ a traficului pe cǎile alternative identificate intre sursǎ si destinatie pentru a mǎri capacitatea de comunicatie si a compensa erorile din mediile nefiabile de comunicatie; recent a fost introdus protocolul PIM (Protocol Independent Multicast) care asigurǎ servicii de transport pentru trimitere multiplǎ (multicast).

Ø      Intr-un Ruter clasic, procesarea pachetelor si deciziile de rutare sunt activitǎti software desfǎsurate in microprocesoare specializate.

Ø      Intr-un Ruter modern, cunoscut sub numele general de "Comutator de nivel 3" (Layer 3 Switch) actiunile de mai sus se realizeazǎ hardware in circuitele ASIC (Application Specific Integrated Circuit) care asigurǎ dirijarea a milioane de pachete pe secundǎ; o asemenea vitezǎ este mult superioarǎ celei oferite de procesarea software.

Dirijarea inteligentǎ a traficului de cǎtre Ruter se face cu pretul scǎderii vitezei de comunicatie in retea cǎci prelucrarea unei informatii mai bogate ia mai mult timp decat in cazul switch-ului sau bridge-ului care inspecteaza doar adresa

Ethernet ; acest comentariu in defavoarea ruterelor este valabil pentru retele simple, deoarece pentru retele complexe folosirea ruterelor este beneficǎ si conduce pe ansamblu la cresterea eficientei in comunicatie.

Gateway la Nivel Aplicatie

Sistemele complexe de comunicatie intre utilizatori, impun conlucrarea intre medii dedicate pentru dezvoltarea aplicatiilor specifice, sisteme de programe, protocoale si platforme hard-soft diferite; transferul de informatii intre aceste componentele distincte se realizeazǎ la nivelul Aplicatie prin Gateway-uri specifice fiecǎrei aplicatii in parte.

Din punct de vedere tehnic, un Gateway este o conexiune hardware si/sau software care face conversia informatiei intre douǎ protocoale diferite; un exemplu este posta electronicǎ, in care sistemele X.400 and SMTP cu acelasi rol si obiectiv, dar diferite intre ele, trebuie sǎ schimbe reciproc mesaje electronice (e-mail-uri).

Gateway-urile oferǎ o listǎ bogatǎ de servicii disponibile prin intermediul lor si se comportǎ ca o singurǎ  'poartǎ" prin care utilizatorii apeleazǎ si utilizeazǎ serviciile din listǎ.

Servere dedicate

Un server dedicat (device server) este un echipament hardware de retea specializat pentru a indeplini o singurǎ functie sau un set redus de functii si operatii; serverul dedicat este privit ca "o cutie neagrǎ", usor de instalat, cu o minimǎ activitate de intretinere si supraveghere si poate fi controlat de clientul aflat la distantǎ printr-un browser Web. Ca exemple de echipamente specializate pentru anumite functii particulare mentionǎm cateva cu denumirile consacrate:

print server-e,

terminal server-e,

remote access server-e si

network time server-e.

-98-

Fiecare din produsele enumerate mai sus are caracteristici hardware si software particulare care ii permite sǎ realizeze optim functia respectivǎ.

Print server

Print server-ele permit exploatarea de cǎtre mai multi utilizatori din retea a unuia sau mai multor imprimante; sunt dotate cu interfete paralele si/sau seriale si acceptǎ comenzi de tipǎrire de la orice utilizator din retea care are implementat protocolul corespunzǎtor; in plus, print server-ele gestioneazǎ activitatea de tipǎrire pentru fiecare utilizator si imprimantǎ in parte. In mod normal print server-ele nu au o capacitate de memorie mare si memoreazǎ informatia intr-o coadǎ.

-99-

Ultima generatie de print server-e suportǎ o gamǎ largǎ de protocoale, au multe optiuni de conectare paralelǎ si

serialǎ iar anumite modele sunt de dimensiune micǎ ceea ce le permite sǎ fie atasate direct pe portul paralel al imprimantei pe care o gestioneazǎ; anumite imprimante au incorporat (intern) print server-ul.

Cand imprimanta solicitatǎ de un utilizator este disponibilǎ, print server-ul valideazǎ transmisia datelor utilizatorului cǎtre portul din server corespunzǎtor imprimantei; print server-ul poate sǎ gestioneze usor coada cererilor pentru imprimantǎ si serveste aceste cereri in ordinea in care au fost primite, indiferent de protocolul folosit sau de mǎrimea activitǎtii de imprimare.

Server-e dedicate multiport

Echipamentele atasate la retea printr-un server dedicat multiport (Multiport Device Server) pot fi exploatate in comun de cǎtre terminale si gazde atat local cat si prin retea.

Printr-un server dedicat multiport, un singur terminal poate fi conectat la mai multe gazde in acelasi timp si poate comuta dupǎ dorintǎ legǎtura la o gazda sau la alta (in sesiuni concurente multiple).

Server-ele dedicate multiport care suportǎ SNMP (Simple Network Management Protocol) beneficiazǎ de toate avantajele oferite de gestionarea modernǎ a retelei prin acest protocol standardizat.

Server de acces

Prin intermediul unui Server de acces, un utilizator se poate conecta la retea printr-o legǎtura telefonicǎ de acasǎ sau de oriunde are acces la reteaua telefonicǎ; noile solutii si tehnologii de comunicatie cum este ISDN-ul (Integrated Services Digital Network) sau "Accesul asincron de la distantǎ" (Asynchronous Remote Access) introduc o si mai mare flexibiltate.

-100-

ISDN este un standard international de comunicatii care oferǎ trei canale, douǎ canale "B" de 64 Kbit/s pentru voce si/sau date si un canal "D" pentru controlul conexiunii; dacǎ ambele canale "B" sunt folosite pentru transferul datelor

se obtine o ratǎ de 128 Kbit/s, adicǎ de trei ori mai mult decat poate oferi cel mai rapid modem.

In cazul "accesul asincron de la distantǎ", liniile telefonice normale sunt combinate cu modem-urile si server-ele de acces de la distantǎ pentru ca utilizatorul sǎ poatǎ folosi reteaua de calculatoare din orice loc dotat cu o priza telefonicǎ (RJ45).

Server de Timp

In situatia frecvent intalnitǎ in prezent de a gestiona evenimente plasate precis pe axa timpului dar active in locuri diferite, singura solutie este sǎ se obtinǎ informatii de timp de la o sursǎ unicǎ.

Un Server de Timp (Network Time Servers) este specializat in obtinerea valorii de moment a timpului de la surse de informatii sigure cum sunt satelitii sau serviciul de difuzare radio (broadcast); valoarea de moment a timpului este oferitǎ intregii retele.

Protocoalele specializate cum este NTP (Network Time Protocol) sau upd/time permit server-ului de timp sa comunice cu alte noduri din retea si sǎ le ofere informatii pentru acele activitati care trebuie sa fie coordonate si corect sincronizate ca executie in timp.

NTP este un protocol standard in Internet (plasat in varful stivei de protocoale TCP/IP) care asigurǎ sincronizarea precisǎ la nivel de milisecundǎ a clock-ului calculatoarelor din retea. Bazat pe UTC (Universal Time Coordinate ), NTP sincronizeazǎ clock-ul statiilor client cu U.S. Naval Observatory Master Clocks in Washington, DC and Colorado Springs CO.

NTP ruleazǎ continuu in calculator in background ca un program client si trimite periodic cereri cǎtre servere de la care obtine server time stamps pe care le foloseste pentru ajustarea clock-ului clientului.

Satelitii GPS (Global Positioning System) sunt o sursa de informatii pentru NTP si permit sistemelor distribuite terestre sa-si faca o planificare corecta in timp.

Satelitii GPS transmit incontinuu semnale radio digitale cǎtre receptorii de pe Pamint si aceste semnale contin date suficiente pentru localizarea in spatiu si timpul exact; satelitii sunt echipati cu ceasuri atomice cu precizie de o miliardime de secundǎ.

Un echipament terestru GPS citeste informatia trimisǎ de sateliti si din aceastǎ informatie echipamentul isi determinǎ pozitia (latitudine, longitudine si altitudine) plus timpul UTC (Universal Time Coordinate); partea importantǎ din mesajul trimis de satelit aratǎ de exemplu astfel: $GPRMC, 204700, A, 3403.868, N, 11709.432,W, cu semnificatia din figura 3.10.

Server pentru dispozitive

Un Server pentru dispozitive (Device Server) este un implant hard-soft in structura unui dispozitiv particular c ruia ii ofer un port pentru comunicatia serial

Avand dimensiune mic si fiind independente de sistemele de operare sau de protocoale, Server-ele pentru dispozitive ofer conectivitate la retea pentru o gam foarte larg de echipamente specifice (senzori, instrumente de m sur , cititoare de coduri cu bare, echipamente medicale generatoare de date care trebuie sǎ ajung in retea

Server-ele pentru dispozitive sunt folosite si pentru sistemele de securitate, aplicatii tip puncte-de-vanzare, managementul retelelor si multe alte aplicatii unde se impune accesul prin retea la un dispozitiv.

Server-ele pentru dispozitive exist ca module separate dar si in varianta incorporat in echipamente specifice, in cadrul produselor care vor fi conectate in retea.